автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Разработка методов и средств повышения долговечности элементов армировки вертикальных стволов шахт и направляющих устройств подъемных сосудов

1»:ШИСГ£РСТВ0 ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЯИКИ КАЗАХСТАН

КАРАГАдциНСКи;. ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАкЕНИ ПШТЕмШСШ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЖАуТИКиВ ВАШ АХАТОВИЧ

РАЗРАъОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ АРМИРОВКИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ СТВОЛОВ ¡ДАлТ И НА11РАВЛЯОЦИл УСТРОЙСТВ ПОДЪЕМНЫХ СОСУДОВ

Специальность ОЬ.05.Об - "Горные машины"

АВТОРЕ

диссертации на соискание технических

4 Е Р А Т

ученой степени кандидата наук

Караганда - 1994

Рыиога выполнена в Карагандинском ордена Трудового Красного знамени политехническом институте.

НАУЧНЫ/! РУКОВОДИТЕЛЬ Доктор технических наук, профессор КЛИМОВ ь.г.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ордена Октябрьской Революции производственное объединение по добыче угля "Карагандауголь"

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ : Доктор технических наук, профессор ЕШУТКИН Д.Н. Кандидат технических наук, старший научный сотрудник

в ' / часов на заседании специализированного совета Д 11.1 Карагандинского ордена Трудового Красного Знамени политехничес] института по присуждению ученой степени кандидата технических ] / 470075, г.Караганда, Бульвар Мира, 56, главный корпус, кон*е] зал /.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

' Я /Р

Автореферат разослан О " Я Ь _ 19'

/АИРОВ К.ь.

Защита диссертации состоится

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ специализированного совета кандидат технических наук

КЫЗЫРОВ К.Ь.

ВЗйДпНИй

АКТУАЛЬНОСТЬ РАсОТЫ. Стабильность работы рудников и шахт во згом определяется надёжной работой подземного транспорта и подъем-4 установок вертикальных стволов, по которым осуществляется выдана поверхность полезных ископаемых и породы. Одним из наиболее кных элементов подъемного комплекса является система "подъемный ;уд-армировка ствола шахты". С увеличением глубины разработки по-зных ископаемых и производительности подъемных установок требова-я к качественным параметрам армировки и подъемных сосудов, их на-гаюсти и долговечности возрастают.

Проведенный анализ показывает, что с вводом в действие высоко-оизводительных подъемных установок и скипов большой емкостью на-кность и долговечность элементов армировки и направляющих устройств цъешых сосудов снизились. Проводники и направляющие устройства дъемных сосудов подвергаются интенсивному механическому износу, и этом, как показывают наши наблюдения, резко возрастают материаль- ^ е и трудовые затраты на ремонт и техническое обслуживание армиров-и подьемных сосудов.

Таким образом, вопросы повышения надёжности и долговечности ементов армировки и направляющих устройств подъемных сосудов при-рели актуальность и требуют эффективных решений.

В связи с потребностями НПО "Жезказганцветмет", ПО "Караганда-оль" в Карагандинском политехническом институте были проведены .учно-исследовательские работы по темам: "Повышение долговечности оводников и направляющих элементов сосудов шахтных подъемных ус-ловок ДГшК" / № Г.Р.0186.0023164 /, "Повышение долговечности про-дников скиповых стволов шахт Карагандинского бассейна / Г.Р. :б8.0051903 /, "Применение износостойких вкладышей на направляющих

устройствах скипов шахт имени Костенко и 60-летия Октябрьской революции" / № Г.Р. 0167.0081587 /, в которых автор принимал активное участие.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Цель работы состоит в разработке методов и средств повышения долговечности проводников арыировки и направляющих устройств шахтных подъемных сосудов.

Для решения поставленной цели в работе рассмотрены следующие задачи:

- аналитическое и экспериментальное исследование статических и динамических си* в системе "подъемный сосуд-армировка" в зависи мости от типа направляющих устройств и условий эксплуатации шахтных подъемных установок;

- разработка и обоснование нового способа навески прядевых х натов;

- разработка и обоснование новой конструкции скипового подъе ника с дополнительным жестким проводником;

- разработка и обоснование нового типа направляющих устройст подъемных сосудов, позволяющих регулировать зазор в кинематическо паре "проводник-направляющее устройство";

- экономическое обоснование применения направляющих устройст с выдвижными вкладышами.

ИДЕЯ РАБОТЫ. Заключается в том, что повышение долговечности проводников армировки и направляющих устройств шахтных подъемных сосудов может быть осуществлено созданием конструкций направляющи устройств подъемных сосудов, позволяющих регулировать зазоры в ки нематической паре "проводник-направляющее устройство" и разработк способов, исключающих негативное влияние крутящих моментов прядев канатов.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Аналитические модели, полученные результаты и теоретические обобщения базируются на использовании современной теории и практики создания систем "подъемный сосуд-армиров-ка". Для создания методики исследований использованы современные методы математической теории планирования экспериментов, которые проведены в натурных условиях действующих пахтных подъемных установок. Измерения проводились с использованием динамометрических средств и приборов, современной регистрирующей тензометрической и виброизмерительной аппаратур. Исследование динамики системы "арми-ровка-подъемный сосуд, оборудованный направляющими устройствами с выдвижными вкладышами" выполнено с применением современного математического аппарата и средств вычислительной техники.

ЗШДАЕМЫЕ НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. РАЗРАБОТАННЫЕ ЛИЧНО ДИССЕРТАНТОМ. ИХ НОВИЗНА:

- много*акторная полиномиальная модель системы "подъемный со-суд-армировка", позволяющая установить статические нагрузки в этой системе в зависимости от типа направляющих устройств и технических условий эксплуатации шахтных подъемных установок;

- математическая модель динамической системы "подъемный сосуд-армировка" позволяет по критерию минимума работы сил трения установить параметры наиболее износостойкой системы для наядой конкретной подъемной установки;

- разработанные способ и конструкции, защищенные авторскими свидетельствами, позволяющие повысить долговечность проводников и направляющих устройств.

ОБОСНОВАННОСТЬ И ДОСТОВЕРНОСТЬ. Обоснованность и достоверность выводов и рекомендаций диссертационной работы обеспечиваются выбором комплексного метода исследований, сочетающего теоретические обобщения с экспериментальной проверкой. Все теоретические

обобщения и исследования подтверждены высокой сходимостью с экспе риментальными исследованиями. Достоверность результатов работы пс тверздается также длительным и положительным опытом эксплуатации направляющих устройств с выдвижными вкладышами с параметрами, прь нятыми по разработанным рекомендациям.

ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ. Научное значение работы заключается в устанс лении зависимости величины статических нагрузок на проводники от исходных параметров подъемной установки; в исследовании величины работы сил трения в динамической системе "подъемный сосуд-армиро] износ элементов которой определяется в первую очередь механичесю ми факторами.

Практическое значение работы заключается в определении ?акт< ров, наиболее сильно влияющих на износ проводников и направляющи: устройств; в определении параметров наиболее износостойкой систе! "подъемный сосуд-армировка" по критерию минимума работы сил трем

РЕАЛИЗАЦИЯ ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИЙ РАБОТЫ. Результаты работы реализованы при разработке способа навески подъемных канатов, ко: рукций скипового подъемника и направляющего башмака, защищенных , торскими свидетельствами и внедренных в ПО "Карагавдауголь" и НП "Жезказганцветмет".

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.Основные положения диссертационной работы докладывались на региональной научно-практической конференции "М дые ученые - науке Центрального Казахстана" /г.Караганда, 1987г. на областной научно-практической конференции "Повышение долговеч ти оборудования и конструкций" /г.Караганда, 1957г./, на I Всесо ном семинаре "Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях сокогорья" /г.Фрунзе, 1987г./, на региональной научно-практическ конференции "Молодые ученые - науке Центрального Казахстана /г.Ь ганда, 1988г./, на Всесоюзной научно-технической конференции по

росам развития стационарных установок угольных шахт /г.Донецк, 198Ь/, на I Всесоюзной конференции "Динамические процессы в горных машинах и стационарных установках" /г.Тбилиси, 1589г./, на II Всесоюзном ¡еминаре "Проблемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья" /г.^рунзе, 1990г./. Полностью работа была доложена на засе-;ании межкафедрального семинара по специальности 05.05.06 "Горные ¡ашины" Карагандинского политехнического института /г.Караганда,1993/

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 14 печатных ра-т, 4 из них авторские свидетельства на изобретения.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная раоота состоит из введения, четы-х разделов, заключения, списка литературы из 75 наименований и держит МП стр. машинописного текста, 31 рис., В табл., и 4 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первом разделе приводится характеристика шахтной армировки я направляющих устройств подъемных сосудов шахт ПО "Карагандауголь" \ НПО "Жезказганцветмет". Сравниваются армировки и направляющие устройства различных типов.

Подъемные установки шахт Карагандинского угольного бассейна ю своим параметрам являются низкоинтенсивными, Вследствии этого гахтные стволы в основном оборудованы жесткой армировкой /96# ство-:ов/ с рельсовыми проводниками, характеризующими начальный этап ксплуатации скиповых подъемов. Также жесткой армировкой с рельсо-ыми проводниками оборудованы некоторые стволы жезказганских рудни-ов.

Кинематическая связь подъемного сосуда с рельсовыми проводни-ами осуществляется в основном с помощью башмаков скольжения. Роли-эвые направляющие устройства сосудов, серийно изготавливаемые в

настоящее врз;ля промышленностью, характеризуются низкой надёжность и долговечностью. В случае использования в качестве рабочих капраь ляющих устройств качения/роликов/, в паре с ними обязательны предохранительные башмаки скольжения. Одной из причин относительно ни ких скоростей движения подъемных установок является то, что до настоящего времени отсутствуют надёжно работающие направляющие устройства. Интенсивное силовое взаимодействие в паре трения"башмак -рельсовый проводник" приводит к быстрому износу футеровки башмаков и проводников арыировки. Конструкции армировки и направляющих устройств подъемных сосудов, которыми оборудованы шахтные подъемные у тановки, не позволяют снизить статические нагрузки на проводники.

Актуальной задачей является разработка методов и средств для снижения износа и повышения долговечности элементов армировки и на правляющкх устройств подъемных сосудов.

Современная теория расчета «естких армировок шахтных стволов создана трудами ученых:Доброхотова A.A.,- Медведева Л.Г., ЗалесоЕа O.A., Гаркуши Н.Г., Ьаклашова И.В., Дворникова В.И., Белого В.Д., Храмова- A.A. и других. Исследования этих ученых, а также разработки ведущих научно-исследовательских и проектных институтов б области теории расчета и проектирования армировки шахтных стволов явились базовыми для формирования основных идей и методов исследований данной диссертационной работы.

Во втором разделе приводятся методика и результаты экспериментов по определению статических и динамических нагрузок на проводники армировки шахтных стволов.

Величины статических нагрузок в-<¿0...оО раз меньше максимальных величин динамических нагрузок. Несмотря на это, при анализе износа проводников и направляющих устройств подъемных сосудов, учет статических нагрузок не менее ва^ен, чем учет переменных нагрузок. Это объясняется тем, что при износе важное'значение имеет не толь-

ко максимальная величина нагрузки, но и время её приложения. Если динамические нагрузки имеют характер ударных и действуют кратковременно, то постоянные нагрузки всегда имеют место.

Статические нагрузки в системе "армировка-подъемный сосуд" были приняты в качестве критерия интенсивности износа элементов этой системы. С целью определения закономерностей изменений статических нагрузок в зависимости от различных с акторов, были проведены измерения этих нагрузок и определен удельный вес влияния каждого из этих Факторов на величину статических нагрузок.

Измерения проводились по специально разработанной методике в условиях скиповых и клетевых подъемов шахт tf 65, 65бис, 57 ¿кно-йезказганского рудника НПО "Жезказганцветмет"; скиповых подъемов шахт имени Костенко, имени Горбачева, имени А. Ьайяанова, имени 50-летия СССР, "Стахановская", "Саранская", "Карагандинская"ПО "Ка-рагаддауголь".

Методика измерений статических нагрузок на проводники основы- / вается на одном из методов планирования эксперимента - методе .Ьокса-Уилсона. Этот метод применяется при оптимизации много^акторных процессов.

^ауторы, влияющие на параметр оптимизации:

I. Положение подъемного сосуда в стволе.

'¿. Степень загрузки подъемного сосуда.

3.4. Величины лобовых и боковых зазоров между направляющим устройством и абсолютно вертикальным проводником.

5.6.Отклонения проводников от вертикали в лобовом и боковом направлениях.

7.5. Отклонения центра тяжести груженого сосуда от геометрического центра в лобовом и боковом направлениях.

S. Крутящий момент подъемного каната.

10. ширина сосуда в плане.

11. Расстояние по вертикали меяду верхними и нижними направ щими устройствами подъемного сосуда.

Эксперимент был запланирован в двух уровнях, поэтому число состояний составляет = 2018. То есть по плану полно^акторно

эксперимента необходимо бьшо бы проводить ЕО-с измерений с после дующей обработкой результатов. В соответствии с современной теор ей планирования эксперимента для построения линейной модели был пользован ортогональный план за счет конструирования специальных матриц. Использовали план Плакегта-.Бермана. Для числа ("акторов р ном II, в этом случае достаточно провести II + I = 12 измерений. Этот план наряду с практической осуществимостью не снижает досто верности полученных результатов.

Для решения поставленной задачи нам необходимо апроксимиров. неизвестную функцию отклика полиномом. В нашем случае это полино] первой степени с .одиннадцатью ^акторами.

^ и I11 п \ И

К.-ш- + У (У Ш;-У ПмШин 1

ц=8о+1 5т [1 ЬннШн

ы >1 И л-1

где

11 - статическая нагрузка на проводник со стороны подъемно] сосуда;

6о , , - постоянные коэффициенты.

Таблица I,

Значения * акторов

Факторы

Состояние ^акторов

I Значения I Факторов

2

Подъемный сосуд а/ вверху б/ внизу

I

I ! 2 ! 3

щ ' Подъемный сосуд а/ грукеный б/ порожний +

' Лобовой зазор ме^ду направляющим I 1 ' устройством сосуда и проводником

а/ максимально допустимый +

б/ минимально допустимый -

Щ 1 1 ' Ьоковой зазор мезду направляющим уст- " " ройством сосуда и проводником

а/ максимально допустимый +

0/ минимально допустимый -

т 1 I Отклонение проводников от вертикали 1 I в лобовом направлении

а/ максимально допустимое +

б/ отсутствует -

т Отклонение проводников от"вертикали ' в боковом направлении

а/ максимально допустимое +

б/ отсутствует -

W7 Отклонение центра тяжести груженого сосуда от геометрического центра в 1 1 ' лобовом направлении

а/ имеет место +

б/ отсутствует -

\¥в Отклонение центра тяжести груженого Г 1 сосуда от геометрического нентра в 1 I боковом направлении » 1

1 1 а/ имеет место +

6/ отсутствует ! ! -

I 3

у/д 1 ; Крутящий момент подъемного каната

а/ имеет место +

б/ отсутствует -

" Ширина сосуда в плаке

! а/ > 1850 /2230; 2350; 2«00/ +

: б/ 4 1850 / 1700; 1е50 / -

%< ■ Расстояние по вертикали между верхними и нижними направляющими устрой: стеэми подъемного сосуда

! а/ > 10000 +

! б/ < юооо ; -

По предположительной модели была составлена матрица планирования эксперимента, план эксперимента и расчетная матрица.

При двухскиповом подъеме эксперимент проводится сначала для одного скипа / величина /, а затем для второго / ¿6 /.По величине 1/ср ~ —определяли ошибку опыта.

при обработке результатов рассчитали коэффициенты модели, про веряли адекватность модели по Р - критерию Фишера и значимость коэффициентов полученного полинома.

В результате обработки результатов получена следующая модель:

и - 259,37 + {95, 23,12 Щ +109,8 У? +

+ 95,6ч/в - Мл Щ +189,5 ЩЩ+ {27,бч\ГзЧГ5-

- {56,6 V/* VI? + Ш, 5 Щ ш + 99,5 И^ Що * 145,5х X Щ^б ~ М,Ш3 . / * /

Зная числовые оценки коэффициентов, нельзя восстановить аналитические выражения для уравнения состояния. Однако с их помощью можно оценить механизм явлений, происходящих в системе при логико-профессиональном анализе соотношений мелду коэффициентами ¡¿одели.

В нашем случае, полученное уравнение позволило оценить значение каздого Фактора и степень их взамосвязи. Это позволило выбрать наиболее эффективные методы снижения статических нагрузок на проводники и как следствие снижения износа и повышения долговечности проводников армировки и направляющих устройств подъемных сосудов.

Значимость коэффициентов в уравнении регрессии доказыва-

ет важность регулирования зазоров ме'зду направляющими устройствами / скипа и проводниками в сравнении с другими, причем гораздо более сложно подвергающимися устранению причинами повышенных статических нагрузок на проводники.

Ка втором месте по значимости находится коэффициент ¿>д . Это доказывает важность компенсации крутящего момента подъемного каната.

На третьем месте по значимости находятся коэффициенты 6т пбц, что доказывает большое влияние величин отклонения центра тяжести груженого сосуда от геометрического центра в лобовом и боковом направлениях на величины статических нагрузок.

Большая величина коэффициента подтверждает тесную взаи-

связь между загруженностью подъемного сосуда и боковыми зазорами в кинематической паре "проводник-армировка-направляющее устройство подъемного сосуда". Это объясняется конструкцией неопрокидных ски-

пов, которыми оборудованы все, скиповые подъемы шахт Караганды и л£езказгана. Знак минус перед коэффициентом объясняется тем, г при полной загрузке скипа зазоры дол"*нк быть минимальны за счет с тического уравновешивания. Точно так-се объясняется величина коз** циенга г» подтверждающая тесную взаимосвязь меяцу степенью загр ки подъемного сосуда и отклонением центра тяжести груженого сосуд от геометрического центра в боковом направлении. Центр тяжести гр ■явного сосуда должен располагаться на вертикальной центральной ос Большая величина коэффициента ^3.5 подтверждает взаимосвязь откло нения проводников от вертикали в лобовом направлении с величиной лобовых зазоров кееду направляющим устройством скипа и проводнико ■значимость коэффициентов , объясняется взаимосвязью мезду величинами боковых зазоров и отклонением центра тяжести груженоп сосуда от геометрического центра. Значимость коэффициента $4(0 объясняется связью ме.зду шириной сосуда в плане и неравномерность! загрузки сыпучего груза. Как следствие, меняется и величина боков1 зазоров между проводником и направляющим устройством подъемного сс суда. Величина коэффициента 85$ подтверждает, что отклонение проводников носит случайный характер. Не бывает отклонения чисто в лс бовом или в боковом направлении. Значимость коэффициента буц о бы няется связью между отклонением центра тяиести подъемного сосуда с геометрического центра и длиной подъемного сосуда. Относительная величина этого коэффициента показывает, что чем длинее подъемный с суд, там меньше отклонение центра его тяжести от геометрического центра. Это объясняется снижением степени неравномерности загрузки полезного ископаемого или породы.

Основным выводом из анализа уравнения регрессии является то, что для снижения статических нагрузок на проводники армировки следует:

- регулировать величины боковых и лобовых зазоров ыежду про-

1Ь

водниками и направляющими устройства!.«! подъемного сосуда;

- компенсировать крутящий момент подъемного каната;

- добиваться снижения отклонений центра тяжести подъемного со-суца от его вертикальной оси, т.е. центрировать подъемный сосуд.

Величина динамических нагрузок е паре "направляющее устройство-проводник" является одним из наиболее важных *акторов, влияющих ка надёжность и долговечность элементов скипа и армировки шахтных стволов. Величина динамических нагрузок определяется характеристиками армировки и подъемных сосудов. Теоретическое определение величины динамических нагрузок представляют сооой сложную задачу. В работах ученых Гаркуши Н.Г., Дворникова В.К., Климова Н.Г., Залесо-ва 0.А.приводятся различные зависимости для определения этих значений. Причем результаты, вычисленные по этим Формулам имеют довольно большой разброс. В связи с этим большое значение приобретают непосредственные измерения динамических нагрузок, позволяющие оценить эффективность предлагаемых мер по их снижению. Разработанная методика позволила измерить динамические нагрузки на элементы армировки в шахтном стволе. Целью экспериментов было определение зависимостей относительной величины усилий взаимодействия подъемного сосуда с проводниками от величин зазоров при различных скоростях движения подъемного сосуда и концевых нагрузках. Подъемный сосуд был ооору-цован направляющими башмаками с вьщвияными вкладышами.

и тУг

Л тшх Г«т . /3/

Экспериментальные исследования проводились в шахтной стволе 65 Южно-Жезказганского рудника НПО "лезказганцветмет".

Датчики располагались на проводниках и Фиксировали виброускорения, пропорциональные динамическим нагрузка!,:. Отсюда вычислили относительную величину динамических усилии и сравнили различные ре-

/йш работы системы "подъемные сосуд-армировка". В ходе эксперимента в соответствии с разработанной методикой были получены осциллограммы, анализ которых позволяет заключить следующее:

- амплитуды динамических нагрузок на проводники в боковом и ло бовом направлению: соизмеримы;

- регулирование зазоров между направляющими устройствами скипа и проводниками снижает динамические нагрузки на 15...20?^;

- при существующей конструкции армировки число циклов колебаний проводника после динамического контакта с ним направляющих уст ройств подъемного сосуда достигает нескольких десятков. Это свидетельствует о наличии знакопеременных нагрузок, что приводит к увеличению усталости материалов, снижению долговечности элементов армировки.

Сократить число циклов колебании элементов арьпровки и снизить их амплитуду можно следующими способами:

а/ регулированием зазоров мезду направляющими устройствами подъемных сосудов и проводниками;

О/ применением амортизирующих элементов в направляющих устройствах подъемного сосуда;

ь/ применением амортизирующих элементов в узле крепления проводника к расстрелу;

упругой заделкой расстрелов в крепь ствола. В третьем разделе приведены результаты аналитических исследований динамики движения подъемного сосуда в направляющих проводниках армировки шахтных стволов.

Была разработана математическая ¡лодель движения подъемного сс суда в проводниках в Форме системы дифференциальных уравнений.

Уравнения движения подъемного сосуда были составлены на основании уравнения Лагранжа И рода, которые имеют следующий вид:

I + д2П _ 0 / 4 /

_ (Н Ъц1

■де 1 - кинетическая энергия систем;

2Л ~ сумма потенциальной энергии деформации системы, потенциальной энергии её положения и работы внешних негравитационных сил на Б03и:0'жкх перемещениях; у( ~ соответственно обобщенная координата и обобщенная скорость;

¿- число обобщенных координат, любое твердое тело в пространстве имеет шесть обобщенных коор-;инат - три линейных и три угловых. В нашем случае число обобщен-[ых координат равно пяти, т.к. перемещение подъемного сосуда по Еер-■икали, согласно принятому допущению, считаем заданным. Ьа обобщение координаты принимаем перемещения направляющих устройств подъем-юго сосуда X, ,Хг ,Х3,У4 . Ч* > так как оставшиеся координаты мож-ю выразить через эти основные. 3 результате разработки получена ¡ледуюдая система дифференциальных уравнений:

= К„ Г, + Но Хз + Ксх/

(И* ........../5/

а1 / о /

= Кззу, + н53у3 , Кщ / 7 ,

КесЬ + ^Р ■ Г6/

Коэффициенты -Ку зависят от параметров подъемного сосуда, [рмировки, подъемного каната, места расположения подъемного сосу-[а в стволе. Отклонения проводников от вертикали были заданы по юрмальному закону распределения.

Программа расчета динамических параметров движения подъемного юсуда составлена в соответствии с разработанной математической ко-

делью. моделирование производилось на ¡1

В соответствии с алгоритмом расчета, после ввода исходных де них, являющихся параметрами конкретной под с: и; ¡о;: установки, прои; водится расчет приведенных масс подъемного сои., да в точках взаимс действия его с проводниками, рассчитываются льсткости армировни ] отклонения проводников от вертикали г- тех че точках. Затем произ: дится расчет коэффициентов линейных дифференциальных уравнений К Расчет производится при переменной длине отвеса каната и перемен ной величине зазоров между проводниками и направляющими устройат ми подъемных сосудов.

Численное интегрирование было проведено с помощью программы го аналога модели системы "сосуд-ар^ировка", написанного на проб лемно-ориентиуованнок языке кЖ- АI* .

Разработанная программа позволяет проанализировать динамичес кие параметры движения подъемного сосуда в проводниках в зависим ти от самых разных исходных параметров подъемной установки, от >. та расположения сосуда в стволе, от величины зазоров, характера величин отклонении проводников от вертикали.

Численное интегрирование дифференциальных уравнений разраб< таннои математической модели позволило определить величины отюк кий характерных точек подъемного сосуда от вертикали в лобовом : боковом направлениях, ускорения скипа в этих точках и как следс вие - динамические силы взаиуодщ-.ствня подъемного сосуда с пров никами жестхЮи армировки и работу сил трения.

3 случае, если перемещение характерной точки сосуда не пре шает расстояние от ее начального положения до проводника, дина?-! ческое взаимодействие отсутствует, т.е. сила взаимодействия Р

ьели перемещение характерной точки подъемного сосуда превь ет расстояние от её начального положения до проводинка, то силе

взаимодействия подъемного сосуда с проводником равна

Fxi = Cxi (и - &ъ - Ш ) . / с /

Tyi = (uL - & Ъ ~ kyi- ) . / ю /

Работа сил трения при движении подъемного сосуда в проводниках жесткой армировки в общем виде равна

kmp-i ' l" (i ( hi + Fyil) aZ , / 11 /

r H=Zi> i

где A Z - расстояние вдоль проводников, на котором имеется силовое взаинодейстБие подъемного сосуда с армировкой; j - коэффициент трения скольжения;

Cxi CyL ~ жесткости армировки в ¿кете взаимодействия направляющего устройства подъемного сосуда с проводником;

Аъ ~ величина зазора медцу направляющим устройством и абсо-но вертикальны.'/, проводником;

Axi,Ayi - отклонение проводника от вертикали, рассчитанное по нормальному закону распределения.

минимизация работы сил трения обеспечивает максимальную долговечность проводников ар;..ировки, износ которых в первую очередь определяется механическими Факторами. Интенсивность механического износа пропорциональна усилию контакта соприкасающихся поверхностей. Коэффициент трения зависит от условий работы подъемной установки и находится в пределах 0,01- 0,1. ha величину коэффициента трения влияют аоразивность частиц н зоне контакта, твердость и шероховатость поверхностей трения, смазаны или не смазаны ли проводники.

По Формуле / II / были рассчитаны зависимости величины работы сил трения от величины зазоров между проводниками и направляющими устройствами подъемного сосуда, приведенные на рис.1.

Анализ полученных результатов показывает, что имеются опреде-

АтрЮЧж.

50

РисЛ. График зависимости работы сил трения от величины зазоров между проводниками и направляюцими устройствами I, 2, 3, 4, 5 - соответственно при массе подъемного сс суда 12000, 10000, ЬООО, 6000, 4000 кг.

ленные величины зазоров мезду проводниками армировки и направляющ ми устройствами подъемного сосуда, которые обеспечивают минимизавд работы сил трения.

Оптимальные величины зазоров зависят от характера и величины отклонений проводников от вертикали, массы подъемного сосуда, его конструкции, типоразмера проводников.

В четвертом разделе разработаны способы и средства снижения износа и повышения долговечности элементов армировки и подъемного сосуда.

Ьа подъемных установках шахт параганды, а также рудников Яез-казгана при замене изношенных проводников армировки отчетливо наблюдается их односторонний износ. Основной причиной одностороннего износа проводников является наличие крутящего момента при использс вании в качестве тяговых органов подъёмных установок пряцевых канатов. шл проведен анализ эксплуатации подъемные канатов и предлс

жены меры по компенсации крутящего момента этих канатов. Шло получено авторское свидетельство на изобретение "Способ навески пря-певых канатов шахтных подъемных установок". В соответствии с этим способом на один цикл спуска - подъема подъемный сосуд подвешивают к прядевому канату с возможностью осевого вращения каната через вертлюжное устройство. Затем вертлюжное звено снимают и подъемный зосуд соединяют с канатом с помощью неБратающегося коу^а. Зафиксированное деформированное состояние каната обеспечивает уменьшение крутящего момента от каната при подъеме груженого сосуда.

Результаты экспериментов показали, что проведенная вертлюжная эазгрузка позволяет снизить статические нагрузки на проводники на

Это повышает долговечность и снижает износ проводников фмировки, направляющих устройств подъемных сосудов и Футеровки сопрового шкива. Способ навески прядевых канатов шахтных подъем-щх установок был внедрен в НПО "Жезказганцветмет".

Кроме того, для компенсации крутящего момента прядевых кана-'ов было предложено устройство "Скиповой подъемник", на которое юлучено авторское свидетельство. Идея изобретения заключается в гспользовании дополнительного проводника, реакция которого компен-:ирует крутящий момент подъемного каната.

Разработаны и внедрены направляющие устройства с выдвижными 1кладышами для подъемных сосудов на конструкцию которых было полу-:ено авторское свидетельство.

Внедрение их в производство позволило:

- повысить долговечность направляющих башмаков подъемных со-удов в 2...3 раза;

- экономить металл, используемый на изготовление направляющих

ашмаков;

- облегчить обслуживание направляющих башмаков в связи с их олее редкой заменой;

- регулировать величины боковых зазоров б кинематической паре " бал/мак- про водник".

Разработанная конструкция позволяет использовать в качестве Футеровки высокопрочный чугун. При этом в три раза снижается интенсивность износа рельсовых проводников.

В результате выполнения технико-экономических расчетов годовой экономический эФФ'ект от создания и использования разработанны методов и средств составляет около I млн. руб. в пенах 1950 года.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертации содержится новое решение актуальной научной за дачи, заключающейся в повышении долговечности проводников армиров ки и направляющих устройств шахтных подъемных сосудов путем разработки методов и средств, обеспечивающих снижение их износа.

Выполненные аналитические и экспериментальные исследования позволили сделать ..следующие выводы:

I. Подъемные установки шахт Карагандинского бассейна по свои параметрам являются низкоинтенсивными. Вследствие этого шахтные стволы в основном оборудованы жеской армировкок с рельсовыми проводниками .

'¿. Современное оборудование шахтных подъемных установок не позволяет снизить статические и динамические нагрузки на проводит

3. Анализ разработанной многоФакторной полиномиальной модели статического взаимодействия подъемного сосуда с проводниками арми-ровки показывает, что для снижения статических нагрузок на проводь ки армировки необходимо:

- регулировать величины зазоров между проводниками и направлг щими устройствами подъемного сосуда;

- компенсировать крутящий момент подъемного каната;

- добизаться снижения отклонений центра тяжести подъемного сосуда от вертикальной оси, т.е. центрировать подъемный сосуд.

4. 5 соответствии с разработанной методикой проведены экспериментальные исследования динамических нагрузок на проводники. Обработка результатов эксперимента показывает, что регулированием зазоров мезду проводниками и направляющими устройствами можно сни -зить динамические нагрузки на 20. ..30/®.

5. С целью аналитического исследования динамических нагрузок на армировку разработана математическая модель движения подъемного сосуда в искривленных проводниках.

0. Анализ модели показывает, что определенные величины зазоров между проводниками и направляющими устройствами обеспечивают минимум работы сил трения, что приводит к лзвыаению долговечности проводников и направляющих устройств.

7. На основании аналитических и экспериментальных исследований статических и динамических нагрузок в системе "армировка-

(

подъемный сосуд" разработана конструкция направляющего башмака с выдвижными вкладышами, защищенная авторским свидетельством и внедренная на шахте имени А.Байжанова.

ö. С целью компенсации крутящего момента подъемных канатов предлагается способ навески прддевых канатов и навеска дополнительного проводника, защищенные авторскими свидетельствами. Способ навески подъемных канатов внедрен в НПО "Жезказганцветмет",

S. Годоеой экономический эффект от создания и использования разработанных методов и средств составил 1000000 руб. в ценах 1990г.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. A.C. 1409756, Кл. E2I J) 7/00, В 66 В 17/08. Скиповой подъем. /Б.Г.Климов, ь.А.Жаутиков, В.В.Опря. Опубл. 15.07.68, Бал. 26.

ü. A.C. I£62ü7B, Кл. В об В IS/OK. Способ навески прядевых канатов шахтных подъемных установок.Го.Г.Климов, Ь.А.Жаутиков. Опубл.

(jv.Ob.sO, Бол.iii 17.

ö. A.C. I7I229Ö, iin. 3 uj Б 7/02. Направляющий башак аахтнох подъемного сосуда./¿.Г-лял-ов, Ь.А.лаутиков, А.В.Генералов. Опубл. I5.02.S2, Бш. ;>'? и.

4. A.C. I73öüSI, Кл. 3 об В 7/02. Скиповой подъемник./Е.Г.Кл; ;*ов, Б.А.&аутиков. Опубл. 30.05.92, Бш. № 20.

I. ¿¡аутиков Б.А. Долговечность ар..;иро5ки и направляющих элемс тов шахтньгх подъемных сосудов.//Тез.докл.регион.научно-техн.конф. молодые ученые-науке Центрального КазахстанагКараганда, IS69.-c.4i

6. Климов ¿.Г., даутиков Е.А. Анализ результатов расчета apj ровки породного подъема шахты "Саранская".//Тез.докл.облает.научне практ.кон*.: Повышение долговечности оборудования и конструкций.-

Карагаада: КарЛТй, Ь'Б7.-с.^2.

7. Климов Б.Г., лаутиков Ъ.А. Опыт эксплуатации армировки um ных стволов в Центральном Казахстане.//Тез.докл.I Зсесоюз.семин.П| лемы разработки полезных ископаемых в условиях высокогорья.- Фрунзе: ШИ, ISfc7.- с. 184.

8. Климов Е.Г., ;лаутиков Б.А., Генералов A.B. Некоторые вопрс динамики шахтного подъема.//Тез.докл.I Зсесоюз.конФ.: Динамически процессы в горных машинах и стационарных установках.-Тбилиси: инс тут горной механики им.Г.А.Цулукидзе АН Груз.ССР, 1989,- с.94-95.

9. Кликов ¿.Г., даутиков Б.А., Генералов A.B. Теоретическое i нование методов повышения долговечности элементов армировки верти;

ных стволов шахт.//Тез.докл.II Зсесоюз.семин.: Проблемы разработ: полезных ископаемых в условиях высокогорья.-Фрунзе:£ПМ,1990.-е.75-

10. Рудая Р.П., даутиков Е.А., Николаев О.В. Оценка несущей < собности армировки шахтных стволов.//Сб.Интенсификация технологич< ких процессов на угольных шахтах. Караганда: КарПТИ, 1988.-е.12-И

II. Рудая Р.И., лаутиков Б.А. Применение износостойких вклад; шей направляющих устройств скипов.//Экспресс-информация ЦНИГ-Иугол

синуглепром, ПО "Карагавдаугфгь".-Караганда, 1959.- 4с.

К. Рудая ?.И.,Квон С-.С.,лаутиков Б. А. Применение отлиеок из сро;/:истого чугуна для направляющих устройств скипов.//Сб.Прогрессивке способы изготовления литейных Фор.-.: и повышение качества отли-юк. Караганда, КарГ.Тй, IIVг.- Ь.75-75.

13. Рудая Р. Л. ,лгаугиЖв~ЪГ.Х. Повышение износостойкости направ-[яющих скольжения скиповых подъемов.//Сб.Теория и практика электротехнического моделирования технологического оборудования. Караганда:

¡арпти, ияг.-с.гг-ге.

14. Рудая Р.И.,Квон С. С. ,й.аутиков Б.А. Анализ влияния свойств атериалов на срок службы направляющих устройств скипов.- Алматы:

8с.- £еп. в Каз ШИНКИ, 41о1-кй ¿3.

Личный вклад соискателя в опубликованных работах, которые вы-олнены в соавторстве: /1/-предложена цилиндрическая "орма подъемно-о сосуда; /'¿/-предложено использовать вертлюжное звено; /о/-предло-

' V • '

ена идея регулирования величины боковых зазоров, предложена конструкция направляющего башмака; /4/-предложеноиспользоьать дополни- { ельный проводник; /б,10/-выполнены расчеты арыировки ствола,проведан нализ результатов; /7/-разраоотана много'акторная полиномиальная эдель статических нагрузок на проводники в зависимости от типа избавляющих устройств и технических условий эксплуатации шахтных подъ-шых установок; /8/-разработана математическая модель динамической дстеьл "подъемный сосуд-ар:^ровка"; /9/-предложено определять пара-зтры наиболее износостойкой системы по критерию минимума работы ш трения; /11/-разработаны медзы по привязке башмаков скольжения подъемны.-; сосудам; /12/-предло же на вертлюжная разгрузка подъемных шатов; /13,14/-проведен анализ работы проводников арыировки и набавляющих устройств после установки предложенных конструкции.

" * n »• у V M

Л i . «

"обаиыц непзм наг.сатк аахтакыц Tin хук кетерна ыдаспн зе-TOKTefiîiii азк! мен бариттауци белиектерийц ÖeplsTlriH улр&йту ад1с*ер1. Алра >-спган талапти ориндау "жук кетерет1н ыдь:с - ¡летне" seep етет1н статикалиц зсэне динакикалк^ куатерд! белгШ ••:уйеге келт!?у. Рилш.п: те:.йрибеге суйен1п, талдау гд1с?ер1не Kerl зделген.

Her 1 эг1 о"; бойннаа aax?siwi; tu: зук кетерПа ыдкенк ^стектеп-т1н 'ленi :.:ек багиттаулн болоек?е?1н1;; Öoplsfirisi улгайту »на уГ:-лесп; "ураструггллар sacan, сод арщилы олардпц ара к,агпп;тыг1!Н,, ¡;оз-ралысиц реттеп, кянэг.атияалиг; гсупта "уетекш í.:sh багыттаупп \\у-fuh" :-эне сии api-aimin; "аг'лмекз :-;озралиС1; - уйр1лу кеэент болдир-:.:ау яолдарп ¡зеаЬчыек.

So бани ориндаупа кан-.~а^П! толь:ц :;a:.¡TtiiFai! улп г.:у е с 1 "лукке-терпк кдне - гоенЛ", зуПедеп статикалку, cajiiiarç пэлаер1н, rçafi тур -л1 барыттауин :-;урл1!?а г.энс захталш: ~.ук квтерпа ^ондыррына паЯда-ланудын, тяхн;:;(плн;( мунк 1 игл л 1 r 1 н, матеиатчкал:.!!- улпде динамикалш; :.5уйеде "мух квтерет1н иди с - пени?" v.eiuiiine e?, аз упяелу "умисы-нцц üo'iepiH, ен, зорары тозднрузм чу йен 1 эр - 6ip зеке гук квтерПи г,онд1;рпд--,м V31U аныктау аеп1лген.

Зул енбект1ц пшпи мацмзы, онш; статияалик твз1мд1л1к излае-гЛн баги-ттаупкра алраа^ы лук квтерпа :<онд;:ргцныц влием1не баГ;ла-ныстнгинда. Зерттеуде уйкелу яумысши-щ :.;элшер1 динамикалыц иупе ":;ук квтерПп идис - иек1нде" аньцтайг.ш тоздыр?а:: :;уле, ei; 6iplH-21 :.iexa:!:iKc.-.i:¡; ;;озрау:л1 нуит1 екенд1гг.1 далзлдеГ;д1.

1с г;з1нде бул :гобан:п; паГ:даси басти летит мен багиттаупи КУралсикнц тозу сгбептерт г.эне тозбг-дтин бери г.уйслердП; кв легли ¿елплоуде "петерпа иди с - аен1н" белгш ¡¡влпердо уПкелу яумиси-

им;- бает;.; ccScriTcpi ;; 6lлуде.

Зсрттслген ri;.-K;.;;i :;;v;.;i;cti;¡; нот;г;ос1 ;;:'/" кз s н с;;;;, дц 1луго, скип scTsprlnlHti' yf^eciv.íne авторхыц хуэл1кп93 .»opp as-Fa:: бггаттаупг. 5ап:;аг,т:.; "!'"с.ра?ан^1; кэ;.:1р экд 1 ру б1рлест1П" мен ""'езкг.з?ан îycrl метал.*; о к д 1 р у Й1рлест1г1ндс" г.узеге ас::руга ¿ола--п.

U ü — к л, 1

The ata of tiie a ort», ia to develop netthoaa ana ¡¡leans Co increase durability of armouring ^uidea and. ¿aide devices of nine noisfciDj; vessels. To solve the üasä of analytical and

experimental studies of statical ¿nd aynamic forces of Che systei " hoisting; vessel - armouring " viera carried out.

Tae idea of the uori is chat increasing the durability of armouring guides and guide devices of nine hoisting vessels can fulfill! Ъу creating the designs of hoisting vessels guideb perл liny to control clearances in the Kinematic pair " guide - guide device " and by developing che somas excluding the negative effect of torques of acrand ropes.

The author has developed a ^ulcifactor polynominal model oi the system " hoisting vessel - armouring " ^eraitliog to set th< static load in the system depending on the tj-pe of guide device! and on the cechnical services of the nine hoisting devices oper; tion, a matematical model of Che dynamic syscen " hoisting vess - armouring " peraitling to set parameters of a aore viear - res tant system for each particular hoiscing aevice on the criteria of minimum of frictional force v.ork.

Ehe scientific significance of the work is in determining the dependence of the value of static loads on the guides on cb initial parameters of the hoisting aevice, in investigating che value of frictional force иогк. in the dynamic system " hoistioi vessel - armouring " the elements v<ear of v.hich is first define by mechanical factors.

The practical significance is in determining the factors most influencing the wear of guides and guide devices, in dete,

jnio¿ the parameters of the moot •.vtar - ^esistaat ayskeu " iaois-ir¡g vessel - ar^ourin.^; " on the criterion of miniauu of frictio-force ;':ori:.

The results of the Yiorií are realized auring the development; f the mode of han^ii.'S hoisting ropes, the designs of a skip hoist nd a guide shoe defended bj the autor*s certificates ana introduced in PC " íaraeandauyol " and iíPG " ¿hezkazjantsvetaet ".